Белый медведь – крупнейшее в мире земное плотоядное животное, обитающее в Арктике: в отдалённых северных районах Гренландии, Норвегии, Канады, России.
И хотя северные медведи традиционно выглядят белыми, удивительно, но их шерсть лишена белого пигмента, на самом деле она полупрозрачная, а его кожа чёрная. Так почему же белый медведь белый? Ответ на этот вопрос дают исследования учёных о том, из чего состоит шерсть полярного медведя, а также изучения оптических явлений, которые влияют на цвет меха этого животного.
Из чего состоит шерсть белого медведя?
Шерсть белого медведя содержит два слоя волосков: внешний защитный слой, состоящий из длинных (5-15 см) остевых шерстинок; и плотный изоляционный подшерсток, шерстинки которого более короткие и тонкие, чем в защитном слое.
Свойства защитных шерстинок:
- полупрозрачные;
- полые, т. е. пустые внутри;
- грубые, суженные (постепенно доходят до основания);
- содержат частицы, рассеивающие свет;
- содержат частицы соли;
- состоят из белка «кератина».
Полупрозрачные шерстинки меха медведя кажутся белыми также из-за густоты шерсти животного.
Влияние оптических явлений
Шерсть северного медведя полупрозрачная, но благодаря свойствам защитных волосков, которые участвуют в создании оптического эффекта, эти мех животного кажется белыми. С точки зрения оптики причина, по которой полярный медведь кажется белым, связана с воздействием света на волосяной покров животного.
Люминесценция
Когда солнечные лучи ложатся на шерсть полярного медведя, часть этого света попадает в своеобразную ловушку в шерстинках. Эта световая энергия отбивается внутри полой части волосков, вызывая реакцию, которая представляет собой излучение света, – люминесценцию. Это происходит каждый раз, когда луч света контактирует с шерстью животного.
Люминесценция ускоряется светорассеивающими частицами в шерстинках, которые разрушают луч света. Когда свет попадает на светорассеивающую частицу, он распадается на большее количество лучей, которые двигаются в разных направлениях. Частицы рассеивания света обнаруживаются как на внутренней поверхности волосков, так и на внешней. Рассеивание света приводит к появлению большего количества белого цвета и его дальнейшему излучению волосяным покровом животного. Таким образом полупрозрачный мех медведя отражает солнечный свет. Это причина, по которой белые медведи особенно яркие при прямых солнечных лучах. Чем ярче освещение, тем больше света отражается полупрозрачной шерстью полярного медведя.
Солевые частицы
Полярные медведи много времени проводят в воде, чем обусловлено латинское название этих представителей семейства медвежьих ursus maritimus, что в переводе означает «морской медведь». Белые медведи собирают солевые частицы во время плавания или пребывания вблизи солёной морской воды. Частицы соли вдоль грубой поверхности шерсти также действуют как светорассеивающие частицы, которые увеличивают количество световых лучей и усиливают люминесценцию.
Ультрафиолетовый свет
Когда солнце светит на полярного медведя, ультрафиолетовый свет вдоль защитных волосков спускается к их основанию и проникает на тёмную кожу животного. Когда ультрафиолетовый свет попадает на кожу, он вызывает беловатый цвет из-за флуоресценции (способности отдавать поглощенную энергию в виде холодного светового излучения). Флуоресценция – это разновидность люминесценции. Таким образом, ультрафиолетовое излучение также вызывает белый цвет шерсти медведя.
Кератин
Кератин – распространенный природный белок, который содержится в коже, ногтях и волосах. Аналогично человеку, в волосках медведя содержится кератин. Белковые молекулы кератина выделяют белесый цвет, что еще больше способствует появлению у медведя белой шерсти.
Почему белый медведь меняет цвет?
Теперь, когда известно, почему полярные медведи белые, интересно узнать, почему шерсть некоторых из них получает желтый, коричневатый и даже зеленый оттенки.
С изменениями времени года, среды обитания, шерсти, которая растёт в течение года, заметны небольшие различия в цвете меха полярного медведя, что помогает ему приспособиться к окружающей среде. В конце осени и зимой, когда полярные медведи меняют мех и у них растет новая шерсть, они выглядят белее, чем летом, когда мех становится желтоватым из-за износа и постоянного воздействия солнца. Медведи, живущие на льду вдали от воды, кажутся белее, чем медведи, которые много плавают. Полярные медведи на суше, где мало или нет снега, носят светло-коричневый мех.
Шерсть белых медведей, которые живут в тёплых условиях (например, в зоопарках), иногда принимает зелёный оттенок. Это происходит потому, что водоросли, растущие в водоёмах, колонизируют внутреннюю среду полых шерстинок медведя и отражают зелёный цвет. На холодном арктическом севере водоросли не растут, поэтому полярные медведи, которые живут в Арктике, остаются белыми. Это помогает им маскироваться при охоте, сливаясь с белоснежной арктической атмосферой.
Белые медведи – удивительные животные, которые даже окрасом приспособлены к своему арктическому дому.
Имея чёрную кожу и полупрозрачную шерсть, полярный медведь выглядит белым благодаря структуре и свойствам шерстинок, имеющих внутри свободное пространство, и свету, который проникает в них и создает люминесценцию. Белый цвет полупрозрачному меху медведя также придаёт ультрафиолетовый свет, вызывающий флюоресценцию, и кератин, молекулы которого выделяют беловатый цвет.
Каждый из этих элементов поддерживает белый цвет шерсти полярного медведя. Таким образом, мех полярного медведя отражает много света, поэтому он белый.
